第五節(jié)-高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇

1、精品文檔第五節(jié)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器選擇1. 種類和型式高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)、 環(huán)境和使用條件等要求選擇其種類和型式。真空斷路器在 35kV 及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，有取代油斷路器的趨勢(shì)。 SF6 斷路器也已在 1035kV的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中得到應(yīng)用。高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)， 大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)， 僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可供選擇。 一般電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)需配專用的直流合閘電源， 但其結(jié)構(gòu)簡單可靠； 彈簧式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 調(diào)整要求較高；液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)加工精度要求較高。 操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式， 可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運(yùn)行可靠性進(jìn)行

2、選擇。2. 額定開斷電流在額定電壓下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流 Nbr。在高壓斷路器中其值不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間短路電流周期分量k ，即I NbrI k我國生產(chǎn)的高壓斷路器在做型式試驗(yàn)時(shí)，僅計(jì)入了 20%的非周期分量。一般中、慢速斷路器，由于開斷時(shí)間較長 (>0.1s) ，短路電流非周期分量衰減較多，能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非周期分量不超過周期分量幅值 20%的要求。使用快速保護(hù)和高速斷路器時(shí)，其開斷時(shí)間小于 0.1s ，當(dāng)在電源附近短路時(shí)，短路電流的非周期分量可能超過周期分量的 20%，因此需要進(jìn)行驗(yàn)算。3. 短路關(guān)合電流在斷路器合閘之前， 若線路上已存在短路故障，

3、 則在斷路器合閘過程中， 動(dòng)、靜觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞。斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)， 不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)還要求能夠切斷短路電流， 因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流i Ncl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值 i ch ， 即二、高壓隔離開關(guān)的選擇。1歡迎下載精品文檔隔離開關(guān)選擇及校驗(yàn)條件除額定電壓、電流、動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)外， 還應(yīng)看其種類和形式的選擇，其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來確定。表 7-2 為隔離開關(guān)選型參考表。 例 7-1 如圖 7-1 所

4、示降壓變電所中一臺(tái)變壓器，容量為 7500kVA，其短路電壓百分值為 Ud%=7.5，二次母線電壓為 10kV，變電所由無限大容量系統(tǒng)供電， 二次母線上短路電流為 I “=I =5.5kA。作用于高壓斷路器的定時(shí)限保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為 s，瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為 0.05s ，擬采用高速動(dòng)作的高壓斷路器，其固有開斷時(shí)間為 0.05s ，滅弧時(shí)間為 0.05s ，斷路器全開斷時(shí)間則為 t OP=0.05+0.05=0.1s ，試選擇高壓斷路器與隔離開關(guān)。解：所選斷路器工作電流為75007500I max433( A)3U N3 10。2歡迎下載精品文檔短路電流沖擊值為ich=2.55 “

5、=14（kA）短路電流熱效應(yīng)的等值計(jì)算時(shí)間為t k=t=t pop+t op=1+0.1=1.1s>1s ，可忽略 t k，則t dz= t k=1.1s根據(jù)上述計(jì)算選擇戶內(nèi)SN10-10I-600 型的高壓斷路器和 GN7-10-600型的隔離開關(guān)，經(jīng)短路穩(wěn)定性校驗(yàn)，均合格。并選取CD10與 CS7-lT 型操作機(jī)構(gòu)。第六節(jié)高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器的選擇一、高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇1. 種類和型式的選擇根據(jù)用途、安裝地點(diǎn)、安裝方式、結(jié)構(gòu)類型和價(jià)格因素等綜合條件進(jìn)行合理選擇2. 額定電壓選擇 : Un Uns3. 額定電流選擇 : In Imax4. 斷路器的開斷電流選擇 : INbr Iap

6、, I Nbr I5. 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) : I esI k6. 熱穩(wěn)定校驗(yàn) :I t2t QK二、高壓熔斷器選擇1. 額定電壓選擇對(duì)于一般的高壓熔斷器，其額定電壓Un 必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓Uns。但是對(duì)于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中， 這是因?yàn)橄蘖魇饺蹟嗥鳒缁∧芰軓?qiáng)， 在短路電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)啵?致使熔體熔斷時(shí)因截流而產(chǎn)生過電壓， 其過電壓倍數(shù)與電路參數(shù)及熔體長度有關(guān)，一般在 Uns=Un的電網(wǎng)中，過電壓倍數(shù)約 22.5 倍，不會(huì)超過電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣水平，但如在 Uns<Un的電網(wǎng)中，因熔體較長，過電壓值可達(dá) 3.54 倍相電

7、壓，可能損害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。2. 額定電流選擇熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。（ 1）熔管額定電流的選擇為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電。3歡迎下載精品文檔流應(yīng)滿足下式的要求，即I NftI Nfs式中INft 熔管的額定電流INfs 熔體的額定電流（ 2）熔體額定電流選擇為了防止熔體在通過變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)35kV 及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇，即I NfsKI max式中K可靠系數(shù)（不計(jì)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.11.3 ，考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)

8、K=1.52.0 ）；I max 電力變壓器回路最大工作電流。用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器的熔體， 當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運(yùn)行過程中產(chǎn)生涌流時(shí)不應(yīng)誤熔斷，其熔體按下式選擇，即I NfsKI Nc式中 K可靠系數(shù) ( 對(duì)限流式高壓熔斷器， 當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí)K=1.52.0 ，當(dāng)一組電力電容器時(shí)K=1.31.8) ；Nc電力電容器回路的額定電流。3. 熔斷器開斷電流校驗(yàn)II（或I ）Nbrch式中Nbr熔斷器的額定開斷電流對(duì)于沒有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值ch 進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)于有限流作用的熔斷器， 在電流達(dá)最大值之前已截?cái)啵?故可不計(jì)非周期分量影響，而采用 I

9、 “進(jìn)行校驗(yàn)。4. 熔斷器選擇性校驗(yàn)為使前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源保護(hù)裝置之間動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。如圖7-4 為兩個(gè)不同熔體安秒特性曲線（Nfs1 < Nfs2 ），同一電流同時(shí)通過此二熔體時(shí)，熔體1 先熔斷。所以，為了保證動(dòng)作的選擇性，前一級(jí)熔體應(yīng)采用熔體1，后一級(jí)熔體應(yīng)采用熔體2。保護(hù)電壓互感器用的高壓。4歡迎下載精品文檔熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量兩項(xiàng)來選擇。第七節(jié)互感器的選擇一、電流互感器的選擇1. 電流互感器一次側(cè)額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應(yīng)滿足：U N 1U Ns與 I N 1I max式中U、 N1 電流互感器一次額定電

10、壓和電流。為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度， 互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。2. 二次額定電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5A 和 1A 兩種。一般強(qiáng)電系統(tǒng)用5A， 弱電系統(tǒng)用 1A。3. 電流互感器種類和型式的選擇選擇互感器，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇相適應(yīng)的類別和型式。選用母線型電流互感器時(shí)，注意校核窗口尺寸。4. 準(zhǔn)確級(jí)的選擇為保證測(cè)量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量儀表的準(zhǔn)確級(jí)。如 : 裝于重要回路 ( 如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠用饋線、出線等) 中的電能表和計(jì)費(fèi)的電能表一般采用0.51 級(jí)表，相應(yīng)的互感器的準(zhǔn)確級(jí)不應(yīng)低于0.5級(jí)；對(duì)測(cè)量精度要求較高的大

11、容量發(fā)電機(jī)、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV 級(jí)宜用0.2 級(jí)。供運(yùn)行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表一般皆用11.5 級(jí)的，相應(yīng)的電流互感器應(yīng)為0.51 級(jí)。供只需估計(jì)電參數(shù)儀表的互感器可用3 級(jí)的。5歡迎下載精品文檔5. 電流互感器二次容量或二次負(fù)載的校驗(yàn)為了保證互感器的準(zhǔn)確級(jí)， 互感器二次側(cè)所接實(shí)際負(fù)載Z2l 或所消耗的實(shí)際容量荷 S2 應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定負(fù)載ZN2 或額定容量 SN2，即SN2S2= I N22 Z 2l或ZN2 Z 2l Rwi +Rtou + R m + R r式中 Rm ， Rr 電流互感器二次回路中所接儀表內(nèi)阻的總和與所接繼電器內(nèi)阻的總和，可由產(chǎn)品樣本

12、或附錄 9 中查得。R wi 電流互感器二次聯(lián)接導(dǎo)線的電阻。R tou 電流互感器二次連線的接觸電阻，一般取為0.1 。6. 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（ 1）電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以 1s 允許通過的一次額定電流 N1的倍數(shù) Kh 來表示，故熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn)2 2（ Kh I N1） I tke式中 Kh，N1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。 ，t dz 短路穩(wěn)態(tài)電流值及熱效應(yīng)等值計(jì)算時(shí)間。（ 2）電流互感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，常以允許通過的一次額定電流最大值的倍數(shù)kmo一動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)表示， 故內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用下式

13、校驗(yàn)2K mo I N 1i ch式中 K mo， I N1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。i ch 故障時(shí)可能通過電流互感器的最大三相短路電流沖擊值。由于鄰相之間電流的相互作用， 使電流互感器絕緣瓷帽上受到外力的作用， 因此，對(duì)于瓷絕緣型電流互感器應(yīng)校驗(yàn)瓷套管的機(jī)械強(qiáng)度。 瓷套上的作用力可由一般電動(dòng)力公式計(jì)算，故外部動(dòng)穩(wěn)定應(yīng)滿足Fal0.5 1.73 10 7 ich2 l（N）a式中F al 作用于電流互感器瓷帽端部的允許力；l 電流互感器出線端至最近一個(gè)母線支柱絕緣子之間的跨距。6歡迎下載精品文檔系數(shù) 0.5 表示互感器瓷套端部承受該跨上電動(dòng)力的一半。二、電壓互感

14、器1. 電壓互感器一次回路額定電壓選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行， 電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應(yīng)在（ 1.10.9 ）UN1范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件1.1U NU Ns0.9U N 1式中U N1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓。選擇時(shí)，滿足 UN1= UNs 即可。2. 電壓互感器二次側(cè)額定電壓的選擇電壓互感器二次側(cè)額定線間電壓為 100V。3. 電壓互感器種類和型式的選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，例如: 在635kV 屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式； 110220kV 配電裝置通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器； 220kV 及其以上配

15、電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，也可采用電容式電壓互感器。4. 準(zhǔn)確級(jí)選擇首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式， 并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上， 然后計(jì)算各相負(fù)荷大小， 按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)額定容量。 有關(guān)電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)的選擇原則， 可參照電流互感器準(zhǔn)確級(jí)選擇。 一般供功率測(cè)量、 電能測(cè)量以及功率方向保護(hù)用的電壓互感器應(yīng)選擇 0.5 級(jí)或 1 級(jí)的，只供估計(jì)被測(cè)值的儀表和一般電壓繼電器的選用 3 級(jí)電壓互感器為宜。5. 按額定二次容量選擇電壓互感器的額定二次容量（對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級(jí)） SN2，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷 S2，即SN 2S222（

16、22S2 （ S0 cos ） （S0 sin ）P0） （Q0）。7歡迎下載精品文檔式中S0、P0 、Q0各儀表的視在功率、有功功率和無功功率。cos 各儀表的功率因數(shù)。由于電壓互感器三相負(fù)荷常不相等， 為了滿足準(zhǔn)確級(jí)要求， 通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較。計(jì)算電壓互感器各相的負(fù)荷時(shí)， 必須注意互感器和負(fù)荷的接線方式。 表 7-4 列出電壓互感器和負(fù)荷接線方式不一致時(shí)每相負(fù)荷的計(jì)算公式。第八節(jié)短路電流的限制及電抗器的應(yīng)用一、電抗器的分類（ 1）按相數(shù)分：單相三相（ 2）按冷卻裝置種類分：干式油浸（ 3）按結(jié)構(gòu)特征分：空心式鐵心式（ 4）按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型戶外型（ 5）按用途分1）并聯(lián)：無功補(bǔ)償作

17、用2）限流：限制短路電流的數(shù)值3）濾波：限制高次諧波4）消弧：消除過電壓5）通信：阻擋載波信號(hào)，完成通信6）電爐：限制變壓器的短路電流7）起動(dòng)：限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流二、限流電抗器的作用。8歡迎下載精品文檔限制短路電流（ 1）線路電抗器串接在線路或電纜饋線上，使出線能選用輕型斷路器以及減小饋線電纜的截面。（ 2）母線電抗器串接在發(fā)電機(jī)電壓母線的分段處或主變壓器的低壓側(cè)， 用來限制廠內(nèi)、 外短路時(shí)的短路電流， 也稱為母線分段電抗器。 當(dāng)線路上或一段母線上發(fā)生短路時(shí)， 它能限制另一段母線提供的短路電流。（ 3）變壓器回路電抗器安裝在變壓器回路中，用于限制短路電流，以便變壓器回路能選用輕型斷路器。三、限流電抗器的結(jié)構(gòu)類型（ 1）混凝土柱式限流電抗器構(gòu)成：繞組、水泥支柱及支持絕緣子。（ 2）分裂電抗器分裂電抗器